本發(fā)明涉及電數(shù)字數(shù)據(jù)處理，尤其涉及應用于智慧農業(yè)的mcu芯片及通信協(xié)議配置方法。

背景技術：

1、隨著智慧農業(yè)的快速發(fā)展，其核心技術之一的微控制單元(microcontrol?lerunit，mcu芯片)及通信協(xié)議配置方法成為了研究的重點。智慧農業(yè)通過將物聯(lián)網(wǎng)技術融入傳統(tǒng)農業(yè)，實現(xiàn)了對農業(yè)生產環(huán)境的精準感知、控制與決策管理，極大地提升了農業(yè)生產的智能化水平，除了精準感知、控制與決策管理外，從廣泛意義上講，智慧農業(yè)還包括農業(yè)電子商務、食品溯源防偽、農業(yè)休閑旅游、農業(yè)信息服務等方面的內容。而mcu芯片作為一種集成了處理器、存儲器和外設接口等功能的專用芯片，能夠將大量元器件和電路封裝到一個單一的芯片中，減小了占用空間大小，優(yōu)化了芯片的使用及配置，具有體積小、功耗低、運算速度快、成本低、可靠性高等優(yōu)點。在智慧農業(yè)中，通信協(xié)議配置是確保傳感器、設備、平臺之間有效通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P鍵環(huán)節(jié)，而通信協(xié)議作為信息交換的基礎規(guī)則，其配置的正確性和高效性直接影響到整個系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，因此通信協(xié)議配置技術成為了現(xiàn)代信息技術領域中不可或缺的一部分，通過合理的通信協(xié)議配置，可以實現(xiàn)對農業(yè)生產環(huán)境的智能感知、控制和決策管理。

2、現(xiàn)有技術中，通過通用輸入輸出模塊或其他通信接口與傳感器通信模塊進行通信，通信協(xié)議控制單元首先會從存儲模塊中讀取與農業(yè)傳感器適配的通信協(xié)議，這些通信協(xié)議是預先存儲在芯片中的，可以根據(jù)不同的農業(yè)傳感器類型和應用場景進行選擇和配置，在通信連接建立后，傳感器通信模塊就能夠直接與農業(yè)傳感器進行通信，它負責接收農業(yè)傳感器采集的數(shù)據(jù)，并將其傳輸給mcu芯片進行進一步的處理和分析，這種直接通信的方式避免了額外的硬件配置，降低了系統(tǒng)的復雜性和成本，通過通信協(xié)議控制單元與芯片配置模塊通信連接，實現(xiàn)傳感器通信模塊與農業(yè)傳感器的直接通信。

3、例如公告號為：cn112764637b的發(fā)明專利公告的一種智慧農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備描述文件生成方法，包括：定義設備描述規(guī)范、定義頁面組件、加載頁面組件和加載設備結構體，加載頁面組件和加載設備結構體包括主設備的加載、子設備的加載和傳感器的加載，新增傳感器配置選擇區(qū)的傳感器配置，在控件選擇區(qū)將編輯傳感器組件的標簽選項拖至主工作區(qū)，然后設置組件屬性，并判斷是否還有其他屬性，是由用戶根據(jù)需求及系統(tǒng)硬件配置來進行判斷，若需要新增指令，則配置選擇區(qū)的控制信息，點選控件選擇區(qū)將編輯指令控件的標簽選項拖至主工作區(qū)，并在屬性修改區(qū)編輯屬性，在配置選擇區(qū)的控制信息、配置信息添加設備、子設備、傳感器，在控件選擇區(qū)將編輯頁面組件的標簽選項拖至主工作區(qū)，在屬性修改區(qū)設置組件屬性，通過圖形化操作，構建設備配置清單，并動態(tài)生成描述文件。

4、例如公告號為：cn104049995b的發(fā)明專利公告的在mcu芯片中配置fpga的方法和裝置，包括：微控制單元mcu芯片集成有現(xiàn)場可編程門陣列fpga模塊，現(xiàn)場可編程門陣列fpga模塊包括互連的現(xiàn)場可編程門陣列fpga器件和現(xiàn)場可編程門陣列fpga配置信息下載子模塊，現(xiàn)場可編程門陣列模塊還包括現(xiàn)場可編程門陣列fpgaio配置子模塊，fpga器件和fpgaio配置子模塊各自包括內部io引腳，fpga器件的內部io引腳與fpgaio配置子模塊的內部io引腳互連，fpga器件和fpgaio配置子模塊之間通過互連的內部io引腳對進行內部相互通信，現(xiàn)場可編程門陣列fpga配置信息下載子模塊接收數(shù)據(jù)信息；現(xiàn)場可編程門陣列fpga配置信息下載子模塊將數(shù)據(jù)信息寫入fpga器件。

5、但本技術在實現(xiàn)本技術實施例中發(fā)明技術方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術至少存在如下技術問題：

6、現(xiàn)有技術中，為了滿足智慧農業(yè)中多樣化、復雜化的應用需求，mcu芯片集成了大量的功能模塊，這些模塊中無論是數(shù)據(jù)采集、處理，還是通信控制，都需要消耗一定的電能來維持其正常運行，尤其是當多個模塊同時工作時，能耗問題就更為突出，其次智慧農業(yè)系統(tǒng)依賴于實時、準確的數(shù)據(jù)傳輸，傳感器與mcu之間、mcu與上位機之間的通信是這一過程中不可或缺的部分，然而這種通信不僅要求速度快、穩(wěn)定性高，還需要大量的電能來支持數(shù)據(jù)的傳輸和處理，隨著數(shù)據(jù)傳輸量的增加，能耗也隨之上升，存在mcu農業(yè)系統(tǒng)能源消耗高的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術實施例通過提供應用于智慧農業(yè)的mcu芯片及通信協(xié)議配置方法，解決了現(xiàn)有技術中存在mcu農業(yè)系統(tǒng)能源消耗高的問題的問題，實現(xiàn)了mcu農業(yè)系統(tǒng)能源消耗的降低。

2、本技術實施例提供了應用于智慧農業(yè)的通信協(xié)議配置方法，包括以下步驟：s1，通過構建的mcu農業(yè)系統(tǒng)對農業(yè)傳感器收集的農業(yè)環(huán)境信息進行分析獲取農業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)，并對mcu農業(yè)系統(tǒng)的農業(yè)云平臺進行功能測試和負載測試；s2，根據(jù)初始農業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)和農業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取環(huán)境變化指數(shù)，所述環(huán)境變化指數(shù)用于量化環(huán)境條件的變化情況；s3，對構建的mcu農業(yè)系統(tǒng)在第一功耗模式和第二功耗模式下的功耗水平進行比較獲取模式判定指數(shù)，并判斷環(huán)境變化指數(shù)是否大于模式判定指數(shù)以實現(xiàn)模式切換，若大于模式判定指數(shù)，則將mcu農業(yè)系統(tǒng)轉入第一功耗模式，否則轉入第二功耗模式，所述模式判定指數(shù)用于衡量mcu農業(yè)系統(tǒng)的能源消耗水平。

3、進一步的，所述環(huán)境變化指數(shù)的具體獲取方法如下：通過溫度傳感器獲取初始溫度值和預設時間后的農業(yè)溫度值，據(jù)此獲取溫度變化量；利用光照強度傳感器獲取初始光照強度和預設時間后的農業(yè)光照強度，據(jù)此獲取光照強度變化量；利用濕度傳感器獲取初始空氣濕度值和預設時間后的農業(yè)空氣濕度值，據(jù)此獲取空氣濕度變化量；利用土壤濕度傳感器獲取初始土壤濕度和預設時間后的農業(yè)土壤濕度，據(jù)此獲取土壤濕度變化量并進行歸一化處理獲取環(huán)境變化指數(shù)；所述農業(yè)傳感器包括溫度傳感器、光照強度傳感器、濕度傳感器和土壤濕度傳感器。

4、進一步的，所述環(huán)境變化指數(shù)具體采用以下公式計算：

5、

6、式中，hb表示環(huán)境變化指數(shù)，e表示自然常數(shù)，δt表示預設時間，δh1表示溫度變化量，δh2表示光照強度變化量，δh3表示空氣濕度變化量，δh4表示土壤濕度變化量。

7、進一步的，所述模式判定指數(shù)的具體獲取方法如下：測量mcu農業(yè)系統(tǒng)從第二功耗模式進入第一功耗模式所需的時間獲取模式喚醒時間，所述模式喚醒時間用于衡量mcu農業(yè)系統(tǒng)從第二功耗模式到第一功耗模式的響應速度；測量mcu農業(yè)系統(tǒng)從第一功耗模式進入第二功耗模式所需的時間獲取模式休眠時間，所述模式休眠時間用于衡量mcu農業(yè)系統(tǒng)從第一功耗模式到第二功耗模式的響應速度；測量mcu農業(yè)系統(tǒng)在第一功耗模式下的電路電流獲取工作電流，并測量mcu農業(yè)系統(tǒng)在第二功耗模式下的電路電流獲取休眠電流；測量mcu農業(yè)系統(tǒng)的供電電壓獲取mcu農業(yè)系統(tǒng)供電電壓，并進行歸一化處理獲取mcu農業(yè)系統(tǒng)的模式判定指數(shù)。

8、進一步的，mcu農業(yè)系統(tǒng)的模式判定指數(shù)具體采用以下公式計算：

9、

10、式中，gh表示模式判定指數(shù)，e表示自然常數(shù)，t1表示模式喚醒時間，t2模式休眠時間，s1表示工作電流，s2表示休眠電流，v表示mcu農業(yè)系統(tǒng)供電電壓。

11、本技術實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

12、1、通過構建的mcu農業(yè)系統(tǒng)對農業(yè)傳感器收集的農業(yè)環(huán)境信息進行分析獲取農業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)初始農業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)和農業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取環(huán)境變化指數(shù)，對構建的mcu農業(yè)系統(tǒng)在第一功耗模式和第二功耗模式下的功耗水平進行比較獲取模式判定指數(shù)，據(jù)此實現(xiàn)模式切換，從而實現(xiàn)了mcu農業(yè)系統(tǒng)能源消耗的智能調整，進而實現(xiàn)了mcu農業(yè)系統(tǒng)能源消耗的降低，有效解決了現(xiàn)有技術中存在mcu農業(yè)系統(tǒng)能源消耗高的問題。

13、2、通過溫度傳感器獲取初始溫度值和預設時間后的農業(yè)溫度值，據(jù)此獲取溫度變化量，再通過光照強度傳感器初始光照強度分析預設時間后的農業(yè)光照強度獲取光照強度變化量，利用濕度傳感器分析初始空氣濕度值預設時間后的農業(yè)空氣濕度值獲取空氣濕度變化量，最后利用土壤濕度傳感器分析初始土壤濕度預設時間后的農業(yè)土壤濕度獲取土壤濕度變化量并進行歸一化處理獲取環(huán)境變化指數(shù)，從而實現(xiàn)了環(huán)境變化的數(shù)值化評估，進而實現(xiàn)了環(huán)境變化的更準確評估。

14、3、通過測量mcu農業(yè)系統(tǒng)從第二功耗模式進入第一功耗模式所需的時間獲取模式喚醒時間，再通過測量mcu農業(yè)系統(tǒng)從第一功耗模式進入第二功耗模式所需的時間獲取模式休眠時間，測量mcu農業(yè)系統(tǒng)在第一功耗模式下的電路電流獲取工作電流，并測量mcu農業(yè)系統(tǒng)在第二功耗模式下的電路電流獲取休眠電流，最后測量mcu農業(yè)系統(tǒng)的供電電壓獲取mcu農業(yè)系統(tǒng)供電電壓，并進行歸一化處理獲取mcu農業(yè)系統(tǒng)的模式判定指數(shù)，從而實現(xiàn)了模式判定的數(shù)值化評估，進而實現(xiàn)了模式判定的更準確評估。